专利名称：电源模块的封装方法及其结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电源模块的封装方法及其结构，特别涉及一种小型化的电源模块的封装方法及其结构。
背景技术：
一般而言，电子设备都必须依靠电源模块(power module)，例如现今常见的电源转换器(adaptor)或电子设备内置的电源(built-in power)等，将输入电压转换为其运作所需的各种工作电压，以维持电子设备的运作。
而公知的电源模块，以电源转换器为例，其封装结构由两外壳组装成一壳体，以将印刷电路板包覆于该壳体中。而电源模块主要通过印刷电路板上设置的电容、电阻、变压器、二极管等电子元件的运作，将输入电压转换成为电子设备所需要的工作电压，使该电子设备得以正常运作。
随着电子设备运作效率日趋快速，电源模块必须提高转换电压的效率，而这将造成印刷电路板上高功率的电子元件产生大量热能，因此壳体内部必须保留一定的空间，以进行散热。此外，公知技术也在产热的高功率电子元件上贴附散热片以通过传导的方式散热，避免印刷电路板上的电子元件因过热而发生故障，进而造成电子设备无法正常运作。
然而随着电子设备微小化、可携带、高效率、高可靠度等的需求，电源模块制造商也须配合发展具微体积、稳定、价格低廉及高性能等特性的电源模块。但由于公知的电源模块必须保留空间或贴附散热片至电子元件来进行散热，这将使得整个电源模块的体积过大，而无法符合电子设备微小化的需求。
目前市面上虽发展出可直接插置于电子设备的系统电路板上的小型化电源模块，主要用来提供系统所需要的工作电压，但是这类小型化电源模块的散热方式仅通过插置于系统电路板的插脚，将热传导至系统电路板上再均匀地分散，或是通过电源模块的壳体以对流或辐射的方式散热，因此无法有效地散热。此外，由于电源模块内的高功率电子元件所产生的热量较高，再加上小型化的设计，使热量无法有效率地从电源模块移出，这样将影响到整个系统的运作。
发明内容
鉴于上述缺点，本发明的主要目的是提供一电源模块的封装方法及其结构，利用同一金属板形成导热板以及多个插脚，以避免金属板材的浪费，并在进行封装工艺的过程中将导热板直接镶嵌于封装壳体上，以简化小型化电源模块的制作过程，并强化散热功能，通过导热板辅助该电源模块散热，以解决小型化电源模块散热效率不良以及散热不均的问题。
为达到上述目的，本发明的一较广义实施方式为提供一种电源模块的封装方法，该方法包括步骤提供金属板并在金属板上定义图案；根据该图案对金属板进行裁切，以使金属板的部分结构形成多个插脚及一导热板，其中多个插脚之间及多个插脚与金属板之间分别以连接部相连接，且该导热板以固定部与连接部相连接；弯折多个插脚的一端及固定部，使多个插脚的该端形成延伸部，且在导热板及金属板之间形成容置空间；提供一具有多个导孔的电路板，并将多个插脚的延伸部插置于相对应的电路板的多个导孔中并固定于电路板上；进行封装工艺，以形成包覆电路板的壳体，其中导热板镶嵌于壳体上、多个插脚延伸于壳体外，以及固定部的部分结构暴露于壳体外；以及裁切连接部及暴露于壳体外的固定部，以使多个插脚间相互绝缘并脱离金属板，且导热板与多个插脚相互绝缘，以封装该电源模块。
根据本发明的构想，其中该电路板为一印刷电路板。
根据本发明的构想，其中该金属板为一铜板。
根据本发明的构想，其中多个插脚的延伸部以焊锡固定于电路板的多个导孔中。
根据本发明的构想，其中壳体以塑模方式形成。
根据本发明的构想，其中多个插脚的另一端延伸于壳体外，以用于与系统电路板连接。
根据本发明的构想，其中电源模块为表面黏着式电源模块(surfacemounted device，SMD)。
根据本发明的构想，其中多个插脚的另一端从壳体的两相对侧面向外延伸。
根据本发明的构想，其中在封装工艺之后还包括步骤弯折多个插脚的另一端。
根据本发明的构想，其中导热板与系统电路板的接触区域以焊锡连接，以辅助电源模块散热。
根据本发明的构想，其中电源模块为单列直插式电源模块(single in-linepackage，SIP)。
根据本发明的构想，其中多个插脚插置于系统电路板上。
根据本发明的构想，其中壳体还包括多个凸出板，且多个凸出板的长度实质上小于延伸于壳体外的多个插脚的长度。
根据本发明的构想，其中多个凸出板与壳体及系统电路板之间形成一散热空间。
根据本发明的构想，其中导热板以焊锡与一散热器连接。
为达到上述目的，本发明的另一较广义实施方式为提供一种电源模块的封装结构，其包括电路板，包括多个导孔；壳体，用以包覆电路板；多个插脚，分别具有延伸部，该多个插脚的一端通过延伸部插置于相对应的电路板的多个导孔中并固定于电路板上，另一端则延伸出壳体；以及导热板，镶嵌于壳体上以辅助电源模块散热。
根据本发明的构想，其中多个插脚及该导热板由同一金属板制成。
根据本发明的构想，其中该金属板为一铜板。
根据本发明的构想，其中多个插脚的延伸部以焊锡固定于相对应的电路板的多个导孔上。
根据本发明的构想，其中电路板为一印刷电路板。
根据本发明的构想，其中导热板与电路板分离。
根据本发明的构想，其中多个插脚的另一端用于与系统电路板连接。
根据本发明的构想，其中电源模块为表面黏着式电源模块。
根据本发明的构想，其中多个插脚的另一端从壳体的两相对侧面向外延伸。
根据本发明的构想，其中导热板与系统电路板上的一接触区域以焊锡连接，以辅助电源模块散热。
根据本发明的构想，其中电源模块为一单列直插式电源供应模块。
根据本发明的构想，其中壳体还包括多个凸出板，且该多个凸出板的长度实质上小于延伸于壳体外的多个插脚的长度。
根据本发明的构想，其中多个凸出板与壳体及系统电路板之间形成一散热空间。
根据本发明的构想，其中导热板以焊锡与一散热器连接。
与传统技术相比，本发明的电源模块的封装方法及其结构能够缩短工艺、节省成本，并在缩小体积之后仍能提供良好的散热效果。
图1为本发明第一较佳实施例电源模块的封装方法的流程图；图2(a)为本发明进行图1封装方法所对应的金属板平面结构示意图；图2(b)为本发明进行图1封装方法所对应的金属板立体结构示意图；图2(c)为本发明进行图1封装方法所对应的金属板立体结构及电路板结构示意图；图2(d)为本发明表面黏着式电源模块封装结构示意图；图3(a)为本发明进行图1封装方法所对应的金属板平面结构示意图；图3(b)为本发明进行图1封装方法所对应的金属板立体结构示意图；图3(c)为本发明进行图1封装方法所对应的金属板立体结构及电路板结构示意图；图3(d)为本发明的单列直插式电源模块封装结构示意图；图4是本发明图2(d)的电源模块设置于系统电路板上的A’-A’截面示意图；图5为本发明图3(d)的电源模块设置于系统电路板的结构示意图；图6为图5所示单列直插式电源模块与一系统散热器连接的侧面结构示意图。
其中，附图标记说明如下金属板20、30插脚21、31延伸部211、311 导热板22、32
连接部23、33 固定部24、34容置空间25、35 印刷电路板26、36导孔261、361 壳体27、37凸出板371 系统电路板28、38接触区域282散热空间381系统散热器39 焊锡281、40表面黏着式电源模块封装结构2单列直插式电源模块封装结构3电源模块的封装方法流程S10-S1具体实施方式
体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的形式上具有各种变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上当作说明之用，而非用以限制本发明。
请参阅图1，其为本发明较佳实施例电源模块的封装方法的流程图，并配合图2(a)-图2(c)，其为进行图1的封装方法所对应的金属板及电路板结构示意图，在本实施例中使用图1的封装方法后，将形成一表面黏着式电源模块封装结构2(surface mounted device，SMD)，即如图2(d)所示。
请参阅图1与图2(a)-图2(c)，进行本发明的封装方法首先需提供一金属板20并在金属板20上定义一图案(步骤S10)，其中该金属板20可为一高导热系数的金属板，例如铜板，但不以此为限。接着，根据该图案对金属板20进行裁切，使该金属板20上形成具有多个插脚21、一导热板22、多个连接部23及多个固定部24的平面结构(步骤S11及图2(a))。其中该连接部23位于多个插脚21之间以及多个插脚21与金属板20之间，使多个插脚21因连接部23而彼此相连且不会因步骤S11的裁切而与金属板20分离。该固定部24则设置于导热板22与该连接部23之间，使导热板22通过固定部24与连接部23相连，不会因步骤S11的裁切而与金属板20分离。
接着，弯折多个插脚21的一端及与导热板22连接的固定部24，使所述多个插脚21的一端形成具弯折结构的延伸部211，弯折后的固定部24将使原来与金属板20位于同一个平面上的导热板22相对于金属板20具有一高度h且与延伸部211的方向相对，并在导热板22及金属板20之间形成一容置空间25(步骤S12及图2(b))。
请再参阅图1并配合图2(c)，接着，提供具有多个导孔261的电路板，例如印刷电路板26，且将多个插脚21的延伸部211插置入相对应的印刷电路板26的多个导孔261中，并使延伸部211贯穿该印刷电路板26，且将该延伸部211固定于印刷电路板26上，其固定方式可使用例如焊锡黏接，使所述多个插脚21的延伸部211可以固定于印刷电路板26的多个导孔261中，也使所述多个插脚21通过延伸部211与多个导孔261的结合而稳定地固定于印刷电路板26上(步骤S13)。当然固定的方式不以焊锡为限，任何可将延伸部211与导孔261固定的方式皆可运用在本发明中。
随后，对印刷电路板26进行封装，以形成一壳体27，且该壳体27包覆印刷电路板26，并将多个插脚21的另一端及连接部23暴露于该壳体27外，而导热板22则镶嵌于该壳体27上，固定部24的部分结构暴露于壳体27的外侧的边缘。在一些实施例中，形成壳体27的方式可使用例如塑模方式(molding)，其中容置空间25可填入塑料。最后，裁切多个插脚21之间以及插脚21与金属板20之间所设置的连接部23，使插脚21脱离金属板20，且插脚21之间彼此相互分离与绝缘，同时并裁切与导热板22连接的固定部24，使导热板22与插脚21之间相互分离与绝缘(步骤S14)。之后，再将从壳体27两相对侧面向外延伸且平行于导热板22的多个插脚21朝导热板22的法线方向折弯，便可形成如图2(d)所示的表面黏着式电源模块封装结构2。
请参阅图1并配合图3(a)-图3(c)，其进行图1的封装方法所对应的金属板及电路板结构示意图，在本实施例中，使用图1的封装方法后将形成一单列直插式电源模块封装结构3(single in-line package，SIP)(如图3(d)所示)。
请参阅图1与图3(a)-图3(c)，进行本发明的封装方法首先需提供一金属板30并在金属板30上定义一图案(步骤S10)，其中该金属板30可为一高导热系数的金属板，例如铜板，但不以此为限。接着，根据该图案对金属板30进行裁切，使该金属板30上形成具有多个插脚31、一导热板32、多个连接部33及多个固定部34的平面结构(步骤S11及图3(a))。其中该连接部33位于多个插脚31之间以及多个插脚31与金属板30之间，使多个插脚31因连接部33而彼此相连且不会因步骤S11的裁切而与金属板30分离。该固定部34则设置于导热板32与该连接部33之间，使导热板32通过固定部34与连接部33相连而不会因步骤S11的裁切而与金属板30分离。
接着，弯折多个插脚31的一端及与导热板32连接的固定部34，使所述多个插脚31的一端形成具弯折结构的延伸部311，弯折后的固定部34将使原来与金属板30位于同一个平面上的导热板32相对于金属板30具有一高度h且与延伸部311的方向相对，并在导热板32及金属板30之间形成一容置空间35(步骤S12及图3(b))。
请再参阅图1并配合图3(c)，接着，提供具有多个导孔361的电路板，例如印刷电路板36，且将多个插脚31的延伸部311插置入相对应的印刷电路板36的多个导孔361中，并使延伸部311贯穿该印刷电路板36，且将该延伸部311固定于印刷电路板36上，其固定的方式可使用例如焊锡黏接，使所述多个插脚31的延伸部311可以固定于印刷电路板36的多个导孔361中，也使该多个插脚31通过延伸部311与多个导孔361的结合而稳定地固定于印刷电路板36上(步骤S13)。当然固定的方式不以焊锡为限，任何可将延伸部311与导孔361固定的方式皆可运用于本发明中。
随后，对印刷电路板36进行封装，以形成一壳体37，且该壳体37包覆印刷电路板36，并将多个插脚31的另一端及连接部33暴露于该壳体37外，而导热板32则镶嵌于该壳体37上，固定部34的部分结构暴露于壳体37外侧的边缘。在一些实施例中，形成壳体37的方式可使用例如塑模方式(molding)，其中容置空间35也填有塑料。最后，裁切多个插脚31之间以及插脚31与金属板30之间所设置的连接部33，使插脚31脱离金属板30，且插脚31之间彼此相互分离与绝缘，同时并裁切与导热板32连接的固定部34，使导热板32与插脚31之间相互分离与绝缘(步骤S14)。另外，还将延伸于壳体37两相对侧面的接脚31的其中一侧全部裁切移除，并保留另一侧的接脚31，这样便可形成如图3(d)所示的单列直插式电源模块封装结构3。
请参阅图4，其为本发明图2(d)所示的电源模块插置于系统电路板上的A’-A’截面示意图。如图所示，该电源模块为一表面黏着式电源模块2，其包括壳体27、印刷电路板26、多个插脚21以及导热板22。多个插脚21设置于壳体27的两相对侧面，且其一端通过延伸部211固定于印刷电路板26上，另一端则延伸出壳体27而黏着于一电子设备(未示出)的系统电路板28上，以使印刷电路板26与电子设备(未示出)的系统电路板28形成电性连接，而导热板22则镶嵌于壳体27上且与印刷电路板26分离，并通过焊锡281与系统电路板28上的一接触区域282连接。因此，电源模块2所产生的热除了可由电源模块2的壳体27的五个壁面通过热对流或辐射散热外，也可通过多个插脚21将部分的热传导至系统电路板28上。此外，电源模块2与系统电路板28接近的壁面可通过导热板22与接触区域282所形成的传导路径，利用热传导的方式将热量传导至系统电路板28上，以辅助电源模块2快速且有效率地散热。
请参阅图5，其为本发明图3(d)所示的电源模块插置于系统电路板上的结构示意图。如图所示，该电源模块为一单列直插式电源模块3，包含有多个插脚31、导热板32、壳体37以及凸出板371，其中该导热板32镶嵌于壳体37上且未与印刷电路板(未示出)接触，而插脚31仅延伸于壳体37的一侧面，且插置于电子设备(未示出)的系统电路板38上，以使印刷电路板与电子设备(未示出)的系统电路板38形成电性连接。
另外，由于延伸于壳体37外的插脚31的长度实质上大于电源模块3的壳体37上的凸出板371长度，故当插脚31插入系统电路板38时，凸出板371会抵顶于系统电路板38上，因此壳体37、凸出板371与系统电路板38间会形成一散热空间381，故电源模块3所产生的热除了可通过壳体37的六个壁面以及散热空间381以对流或辐射的方式散热外，还可通过导热板32有效地辅助电源模块3散热。
请参阅图6，其为图5所示单列直插式电源模块3与一系统散热器连接的侧面结构示意图。如图6所示，单列直插式电源模块3的导热板32可通过焊锡40与系统散热器39连接，并同时设置于系统电路板38上，由此可进一步辅助电源模块3散热。
综上所述，通过本发明以同一金属板制成电源模块的导热板与插脚，不仅可简化工艺，并且可以避免金属板材的浪费。此外，在将插脚固定于印刷电路板的步骤中，由于插脚仍固定于金属板上，故可避免插脚偏移而无法准确插置入印刷电路板导孔中的问题，以利于加工顺利进行。另外，导热板也通过固定部与连接部相连接，因此也间接地固定于金属板上，故进行封装工艺时可以直接将导热板镶嵌于封装壳体上，使导热板极为稳固且不易脱落。而且，通过本发明导热板的设计，也可使小型化的电源模块由公知仅以封装壳体及插脚进行的散热方式，再增加一透过导热板传导的散热途径，使该小型化的电源模块也具有良好的散热效果，这些都是公知技术所无法达到的。
本发明已由上述的实施例详细叙述，并可由本领域的技术人员进行各种修改，但皆不脱离如权利要求书所要保护的范围。
权利要求
1.一种电源模块的封装方法，该方法包括步骤提供一金属板并在该金属板上定义一图案；根据该图案对该金属板进行裁切，以使该金属板的部分结构形成多个插脚及一导热板，其中所述多个插脚之间及所述多个插脚与该金属板之间分别以一连接部相连接，且该导热板以一固定部与该连接部相连接；弯折所述多个插脚的一端及该固定部，使所述多个插脚的该端形成一延伸部，且在该导热板及该金属板之间形成一容置空间；提供一具有多个导孔的电路板，并将所述多个插脚的该延伸部插入相对应的该电路板的所述多个导孔中并固定于该电路板上；进行一封装工艺，以形成包覆该电路板的一壳体，其中该导热板镶嵌于该壳体上、所述多个插脚延伸于该壳体外，以及该固定部的部分结构暴露于该壳体外；以及裁切该连接部及暴露于该壳体外的该固定部，以使所述多个插脚间相互绝缘并脱离该金属板，且该导热板与所述多个插脚相互绝缘，以封装成一电源模块。
2.如权利要求1所述的电源模块的封装方法，其特征在于，该电路板为一印刷电路板。
3.如权利要求1所述的电源模块的封装方法，其特征在于，该金属板为一铜板。
4.如权利要求1所述的电源模块的封装方法，其特征在于，所述多个插脚的该延伸部以焊锡固定于该电路板的所述多个导孔中。
5.如权利要求1所述的电源模块的封装方法，其特征在于，该壳体以塑模方式形成。
6.如权利要求1所述的电源模块的封装方法，其特征在于，所述多个插脚的另一端延伸于该壳体外，以用于与一系统电路板连接。
7.如权利要求6所述的电源模块的封装方法，其特征在于，该电源模块为一表面黏着式电源模块。
8.如权利要求7所述的电源模块的封装方法，其特征在于，所述多个插脚的另一端从该壳体的两相对侧面向外延伸。
9.如权利要求7所述的电源模块的封装方法，其特征在于，在该封装工艺之后还包括步骤弯折所述多个插脚的该另一端。
10.如权利要求9所述的电源模块的封装方法，其特征在于，该导热板与该系统电路板上的一接触区域以焊锡连接，以辅助该电源模块散热。
11.如权利要求6所述的电源模块的封装方法，其特征在于，该电源模块为一单列直插式电源模块。
12.如权利要求11所述的电源模块的封装方法，其特征在于，所述多个插脚插入该系统电路板上。
13.如权利要求12所述的电源模块的封装方法，其特征在于，该壳体还包括多个凸出板，且所述多个凸出板的长度小于暴露于该壳体外的所述多个插脚的长度。
14.如权利要求13所述的电源模块的封装方法，其特征在于，所述多个凸出板与该壳体及该系统电路板之间形成一散热空间。
15.如权利要求12所述的电源模块的封装方法，其特征在于，该导热板以焊锡与一散热器连接。
16.一种电源模块的封装结构，其包括一电路板，包括多个导孔；一壳体，用以包覆该电路板；多个插脚，分别具有一延伸部，所述多个插脚的一端通过该延伸部插入相对应的该电路板的所述多个导孔中并固定于该电路板上，另一端则延伸出该壳体；以及一导热板，镶嵌于该壳体上以辅助该电源模块散热。
17.如权利要求16所述的电源模块的封装结构，其特征在于，所述多个插脚及该导热板由同一金属板制成。
18.如权利要求17所述的电源模块的封装结构，其特征在于，该金属板为一铜板。
19.如权利要求16所述的电源模块的封装结构，其特征在于，所述多个插脚的该延伸部以焊锡固定于相对应的该电路板的所述多个导孔上。
20.如权利要求16所述的电源模块的封装结构，其特征在于，该电路板为一印刷电路板。
21.如权利要求16所述的电源模块的封装结构，其特征在于，该导热板与该电路板分离。
22.如权利要求16所述的电源模块的封装结构，其特征在于，所述多个插脚的该另一端用于与一系统电路板连接。
23.如权利要求22所述的电源模块的封装结构，其特征在于，该电源模块为一表面黏着式电源模块。
24.如权利要求23所述的电源模块的封装结构，其特征在于，所述多个插脚的该另一端从该壳体的两相对侧面向外延伸。
25.如权利要求24所述的电源模块的封装结构，其特征在于，该导热板与该系统电路板上的一接触区域以焊锡连接，以辅助该电源模块散热。
26.如权利要求22所述的电源模块的封装结构，其特征在于，该电源模块为一单列直插式电源供应模块。
27.如权利要求26所述的电源模块的封装结构，其特征在于，该壳体还包括多个凸出板，且所述多个凸出板的长度小于延伸于该壳体外的所述多个插脚的长度。
28.如权利要求27所述的电源模块的封装结构，其特征在于，所述多个凸出板与该壳体及该系统电路板之间形成一散热空间。
29.如权利要求26所述的电源模块的封装结构，其特征在于，该导热板以焊锡与一散热器连接。
全文摘要
本发明涉及一种电源模块的封装方法与结构，该方法包括步骤提供金属板并定义图案；对金属板裁切，使其部分结构形成多个插脚及一导热板，其中插脚间及插脚与金属板间以连接部连接，且导热板以固定部与连接部连接；弯折插脚的一端及固定部，使插脚的该端形成延伸部；提供具有导孔的电路板，并将插脚的延伸部插置于相对应的导孔中；形成包覆电路板的一壳体，其中导热板镶嵌于壳体上、插脚延伸于壳体外，以及固定部的部分结构暴露于壳体外；以及裁切连接部及暴露于壳体外的固定部，以完成电源模块封装。
文档编号H05K7/20GK1959963SQ200510118568
公开日2007年5月9日 申请日期2005年10月31日 优先权日2005年10月31日
发明者郭庆基, 谢宜桦 申请人:台达电子工业股份有限公司